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波流耦合作用下悬浮隧道大比尺模型试验与动力响应特性研究
| 论文题名： | 波流耦合作用下悬浮隧道大比尺模型试验与动力响应特性研究 |
| 关键词： | 悬浮隧道;规则波浪;波流耦合;动力响应 |
| 摘要： | 随着建设水域逐步向沟槽发育的海湾和海峡发展，水下隧道的传统建设工法将面临着严峻挑战，悬浮隧道这种新型的交通结构形式应运而生。其建设是面向未来、面向科技前沿、具有严峻挑战的全球性难题，至今世界上尚无建成的先例，波流场作用下悬浮隧道结构动力响应成为了隧道工程领域亟待解决的重要问题。因此开展波流场作用下悬浮隧道结构动力响应特性研究，对于未来世界的跨海交通运输发展具有重大意义。本文基于国家自然科学基金面上项目“基于波流场固体运移的动荷载下悬浮隧道响应与实验研究（51978600）”，针对波流场作用下悬浮隧道结构的动力响应特性，采用模型试验和理论分析相结合的方法，先后开展了波流场标定及圆形基础波浪力准确性验证、规则波浪作用下悬浮隧道结构动力响应、波流耦合作用下悬浮隧道结构动力响应三种模型试验，分析了波流荷载作用下悬浮隧道结构的动力响应特性，探究了波流参数对悬浮隧道加速度、点压力、位移和锚索索力动力响应影响规律。得到的结论如下： （1）利用大尺度模型试验，分析了规则波浪和波流耦合作用下悬浮隧道加速度动力响应特性。加速度的时程均随着波高的增大而增大，在小周期呈现高频多峰趋势，峰值随周期的增大先增大后减小。波流耦合中逆向流会造成加速度降低，降幅随波高的增加而增加，正向流会导致加速度增大，但增幅随着波高的增大而降低。 （2）通过模型试验，得到了波流荷载下悬浮隧道点压力动力响应特性。管体顶部中心点压力时程呈现周期变化，点压力的高频成分随波高的增大有所降低，准静态作用占主要成分。波流耦合中逆向流会导致管体顶面中心点压力的降低，正向流使得管体顶面中心点压力数值变化较小，增幅忽略不计。 （3）锚索是影响锚索式悬浮隧道稳定安全的重要构件，利用模型试验对悬浮隧道锚索索力动力响应特性展开分析。管节下方锚索承受较多索力，侧方锚索受力较小，但仍分摊索力。波流耦合作用下悬浮隧道发生复杂运动，管体下方和侧方锚索索力的时程曲线存在一定的相位差。这种锚索布置形式能较好地进行索力分摊，便于维修更换和降低安全隐患。 （4）开展了波流荷载作用下悬浮隧道模型试验，探讨了结构横向和竖向位移动力响应特性。波长与悬浮隧道结构尺寸之比对位移动态响应影响较大，在一定范围内对竖向位移的影响大于横向位移。波流耦合中逆向流使得竖向位移大幅度下降，正向流会导致横向位移最大值在小波高时会稍微增大，当波高逐渐增大会有所降低。 |
| 作者： | 王方 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 李科 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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